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1、第四章 切削基本理论 的应用 第一节 切屑控制 一、切屑形状的分类 2.按工件材料、刀具几何形状和切削用量 常见切屑形状有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷 屑、长紧卷屑、发条状卷屑、宝塔状卷屑等。 带状屑连绵不断，易缠绕 在工件或刀具上，造成划 伤工件表面或打坏刀刃， 甚至伤害操作人员。故一 般应避免形成带状屑。但 在某些情况下(如加工盲孔) ，为了使切屑顺利地排出 ，希望形成带状屑或长紧 卷屑。 C形屑是一种较好的屑形 ，不会伤工件表面或打 刀刃，也不易伤人。多 数是使它碰撞在刀具后 刀面或工件表面上而折 断，但这样会影响切削 过程的平稳性，也会影 响工件已加工表面粗糙 度。因此，精加工时希 望
2、形成长螺卷屑。 在重型车床上，因切屑又厚又 宽，为安全起见，希望形成发 条状屑，并使其在工件加工表 面上顶断，靠自重坠落。 在自动机床或自动 线上，排屑及清除 对加工的连续性很 重要，故希望形成 不缠绕工件和刀具 且易清除的宝塔状 卷屑。 二、切屑的流向和折断 1. 切屑的流向 影响流向的主要参数：刃倾角、主偏角、前角 刃倾角控制切屑流向，影响加工质量 刃倾角小于0时 刃倾角大于0时 刃倾角等于0时 2. 2. 切屑的折断切屑的折断 三、断屑措施 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑 卷曲和折断。 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变 形的结果。 断屑是对已变形的切
3、屑再附加一次变形，常需有断屑装置 切屑的卷曲 断屑的产生 采取以下措施对切屑实施控制。 1 .采用断屑槽 通过设置断屑槽对流动中 的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大 ，切屑卷曲半径减小。 折线形直线圆弧形全圆弧形 断屑槽截面形状 a）外倾式 b）平行式 c）内斜式 向刀杆 外倾斜 （3. 改变刀具角度 增大刀具主偏角 ，切削厚 度变大，有利于断屑。减小刀具前角 可使切屑 变形加大，切屑易于折断。刃倾角 可以控制切 屑的流向， 为正值时，切屑常卷曲后碰到后刀 面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑。 为负 值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形 屑或6字形屑。） 2. 调整切削用量 提高进
4、给量 f使切削厚度增大 ，对断屑有利；但增大 f会增大加工表面粗糙度 。适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利 于断屑，但这会降低材料切除效率。须根据实际 条件适当选择切削用量。 其它断屑方法 （1）固定附加断屑挡块 （2）采用间断切削 （3）切削刃上开分屑槽 第二节 工件材料的切削加工性 材料的切削加工性是指在一定条件下对某种 材料进行切削加工的难易程度。 切削加工性的概念具有相对性。所谓某种材 料切削加工性好坏，是相对于另一种材料而 言的。一般在讨论钢料的切削加工性时，习 惯地以碳素结构钢45为基准。如称高强度钢 比较难加工，就是相对于45钢而言的。 根据不同的要求，可以用不同的指标来衡
5、量材料的切削加工性 。 1. 加工材料的性能指标 P70 表4-3 工件材料切削加工性分级表 2.相对加工性指标 以切削速度vT衡量加工性 在刀具使用寿命T相同的情况下，切削速度vT较高的材料，则 其加工性较好。如将寿命T定为60min，则vT可写作v60。一般以正 火状态45钢的v60为基准，写作（v60）j，然后把其它各种材料的 v60于之相比，这个比值Kr，称为相对加工性，即： KrV60(V60)j 常用工件材料的相对加工性可分为八级 ，Kr大于1的材料，其 加工性比45钢好；Kr小于1者，加工性比45钢差。vT和Kr是最常 用的加工性衡量指标，在不同的加工条件下都使用。 一、一、切削
6、加工性指标指标 加工性 等级级 名称及种类类相对对加工性 Kr 典型材料 1很容易切削 材料 一般有色金 属 3.05-5-5铜铅铜铅 合金,9-4铝铜铝铜 合金, 铝镁铝镁 合金 2容易切削材 料 易切削钢钢2.503.00退火15Cr,b=0.370.441GPa 自动动机钢钢,b=0.393 0.491GPa 3较较易切削钢钢1.602.50正火30钢钢b=0.4410.549GPa 4普通材料一般钢钢及铸铸 铁铁 1.001.6045钢钢,灰铸铁铸铁 5稍难难切削材 料 0.651.002Cr13调质调质 , b=0.834GPa 85钢钢b=0.883GPa 6难难切削材料较难较难
7、切削材 料 0.500.6565Mn调质调质 ,b=1.03GPa 45Cr调质调质 , b=0.932 0.981GPa 7难难切削材料0.150.5050CrV调质调质 ,1Cr18Ni9Ti,某些钛钛 合金 8很难难切削材 料 300HBS时时宜 W12Cr4V5Co5及 W2Mo9Cr4VCo8 415200.40 6984901050.4YT141201350.40 2052650.25 812150.50 536669840.5YT5901050.50 1452050.40 车削加工的切削速度参考值 加 工 材 料 硬度 （ HBS ） 背 吃 刀 量 ap/ mm 高速钢钢刀具硬
8、质质合金刀具陶瓷（超硬材料）刀具 vc/ (mm in-1) f/ (mm r-1) 未涂层层涂层层 vc/ (mmi n-1) f/ (mm r-1) 说说明 vc/(mmin-1) f/ (mm r-1) 材料 vc/ (mmi n-1) f/ (mm r-1) 焊焊接 式 可转转 位 碳 钢钢 低 碳 125 225 143 46 0.18 140 150 170 195 0.18YT15 260 290 0.18 520 580 0.13 434 38 0.40 115 125 135 150 0.50 YT14 170 190 0.40 365 425 0.25 827 30 0.5
9、0 88 100 105 120 0.75YT5 135 150 0.50 275 365 0.40 中 碳 175 275 134 40 0.18 115 130 150 160 0.18YT15 220 240 0.18 460 520 0.13 423 30 0.40 90 100 115 125 0.50 YT14 145 160 0.40 290 350 0.25 820 26 0.50 70 78 90 100 0.75YT5 115 125 0.50 200 260 0.40 高 碳 175 275 130 37 0.18 115 130 140 155 0.18YT15 215
10、 230 0.18 460 520 0.13 424 27 0.40 88 95 105 120 0.50 YT14 145 150 0.40 275 335 0.25 818 21 0.50 69 76 84 95 0.75YT5 115 120 0.50 185 245 0.40 切削速度Vc参考数值 刀具材料高速钢 (Vc0) 硬质合金涂层陶瓷 Vc/ Vc0 3440 (m/min) 3612 半精车：半精车：apap=1,f=0.18=1,f=0.18时时 例 工件在CA6140型车床上车外圆，如图所示。 已知：毛坯：直径为d=50mm，材料为45钢， =0.637GPa；加工要求：
11、车外圆至44 （IT9 ），表面粗糙度为Ra3.2m；试选刀具材料，几 何参数，求该车削工序的切削用量。 图 工序草图 加工路线：粗车、半精车加工路线：粗车、半精车 粗车粗车apap=2.5=2.5，半精车，半精车apap=0.5=0.5 解：一、刀具材料及尺寸： 焊接式硬质合金外圆车刀，刀片材料为YT15，刀 杆截面尺寸为16mm25mm； 二、车刀切削部分几何参数：二、车刀切削部分几何参数： 前角前角 P79 P79 0 =15=15 后角后角 o o =8 =8 ， 副后角副后角 o o =8 =8 主偏角主偏角 Kr=75Kr=75 副偏角副偏角 KrKr =10 =10 刃倾角刃倾角
12、 ss=0 =0 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径 r r =1mm=1mm 三、切削用量 加工路线：粗车、半精车 粗车ap=2.5，半精车ap=0.5 1.粗车 1）被吃刀量 ap=2.5 2）进给量P84 f=0.40.5，取0.48 3）切削速度 Vc 可计算，可查表 （1）查表法 P85 Vc=90m/min 由此可推算出机床主轴转速为 n = = =573r/min （ Vc=100， n = 637） 实际机床主轴转速n=560r/min （2）计算法求Vc 取刀具寿命为60min 则 = 10.861 =103.4m/min=103.4m/min 4）校核机床功率 由有关手册查出相关系数
13、和计算公式，先计算出 主切削力（Fc），再将主切削力代入公式计算出切 削功率。 = 27952.50.480.7587.9-0.15 （637/650）0.750.950.92 = 1772 N Pc=FcVc= 177287.9=2.6kw Pc PE=7.50.75=5.6kw 机床功率足够 2. 2.半精车半精车 1 1）被吃刀量）被吃刀量 apap=0.5=0.5 2 2）进给量）进给量P85P85 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra3.2mRa3.2m 刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径 r r =1mm=1mm f=0.3 f=0.3，取，取0.30.3 3 3）切削速度）切削速度 可计算，可查表可计算，可查表 查表查表VcVc=130m/min=130m/min，d=50-5=45mmd=50-5=45mm n= =920r/min n= =920r/min 实际实际n= 900r/minn= 900r/min，则，则 实际实际VcVc= =127m/min= =127m/min 作业 4-2 4-6 4-8 4-14 4-15
